JPS6097800A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6097800A JPS6097800A JP58204837A JP20483783A JPS6097800A JP S6097800 A JPS6097800 A JP S6097800A JP 58204837 A JP58204837 A JP 58204837A JP 20483783 A JP20483783 A JP 20483783A JP S6097800 A JPS6097800 A JP S6097800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- composite
- columnar
- ultrasonic probe
- pzt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波診断装置などに用いる超音波探触子に
関するものでちる。
関するものでちる。
従来、超音波探触子における圧゛亀振動子用材料として
はジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクスが多く
使用されている。しかし、これらの圧電セラミクスは中
音響インピーダンスが人体に比較して著しく大きいため
診断用としては音響整Ａ一層％ 、Ｌ’ｆｆＴキを専す
入−Ｃ１１）鍾側１工芸１−（す詣いため圧電電圧定数
ｇが小さく超音波を受けた場合に高い電圧を得ることが
できない、（ｉｌＤ人体の形状に適合する曲率をもたせ
ることが困難、などの欠点をもっている。これらの問題
点を解決するために、有機物と圧電体を複合させた、い
わゆる複合圧電材料が提案されている。その例として、
米国のＮｅｗｎｈａｍ らは第１図に示したように有機
物１１の中に柱状のＰＺＴ１２を埋め込む複合化が有効
であることを報告している（マテリアル・リサーチ・プ
リテン誌第１３巻５２５頁〜５３６頁（１９７８） ）
。実際に、ＰＺＴとシリコンゴム。
はジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクスが多く
使用されている。しかし、これらの圧電セラミクスは中
音響インピーダンスが人体に比較して著しく大きいため
診断用としては音響整Ａ一層％ 、Ｌ’ｆｆＴキを専す
入−Ｃ１１）鍾側１工芸１−（す詣いため圧電電圧定数
ｇが小さく超音波を受けた場合に高い電圧を得ることが
できない、（ｉｌＤ人体の形状に適合する曲率をもたせ
ることが困難、などの欠点をもっている。これらの問題
点を解決するために、有機物と圧電体を複合させた、い
わゆる複合圧電材料が提案されている。その例として、
米国のＮｅｗｎｈａｍ らは第１図に示したように有機
物１１の中に柱状のＰＺＴ１２を埋め込む複合化が有効
であることを報告している（マテリアル・リサーチ・プ
リテン誌第１３巻５２５頁〜５３６頁（１９７８） ）
。実際に、ＰＺＴとシリコンゴム。
エポキシなどの有機物との複合化で、音響インピーダン
スが小石（、圧電電圧定数ｇが大きな材料が得られてい
る。
スが小石（、圧電電圧定数ｇが大きな材料が得られてい
る。
このような複合圧電体においては、その圧電特性は有機
物中に占める圧α体の体積分率によって大きく変化する
。この点については、上記文献に詳しく記載されている
。しかし、圧電体の体積分率が同じであっても、柱状圧
電体の大きさ、配置の仕方によっても圧電特性が変化す
ることが予想される。
物中に占める圧α体の体積分率によって大きく変化する
。この点については、上記文献に詳しく記載されている
。しかし、圧電体の体積分率が同じであっても、柱状圧
電体の大きさ、配置の仕方によっても圧電特性が変化す
ることが予想される。
本願発明の目的は、送波、受波総合感度がＰＺＴセラミ
ック板を用いた従来のものを上回る複合圧電体を提供す
ることにある。
ック板を用いた従来のものを上回る複合圧電体を提供す
ることにある。
発明者らの複合圧電体の構造に関し系統的な研究の結果
、複合圧成体を厚み縦振動を利用する超音波探触子に用
いる場合、柱状圧電体の体積分率が０，１５〜０，７５
０間にろりかつ柱状圧電体の高さが柱状圧電体間の距離
よシ太きいときに、送波。
、複合圧成体を厚み縦振動を利用する超音波探触子に用
いる場合、柱状圧電体の体積分率が０，１５〜０，７５
０間にろりかつ柱状圧電体の高さが柱状圧電体間の距離
よシ太きいときに、送波。
受波総合感度がＰＺＴセラミック板を用いた従来のもの
を上回ることが明らかになった。本発明はこのような発
見に基づくものである。以下本発明を実施１ｆｌＪを参
照しながら詳しく説明する。
を上回ることが明らかになった。本発明はこのような発
見に基づくものである。以下本発明を実施１ｆｌＪを参
照しながら詳しく説明する。
厚み方向に一様に分俟された１０ｍ１１角、厚さｈが０
．３ｆｌのＰＺＴセラミック板をフェライト基板上にエ
レクトロンワックスで接着した。これらのセラミック板
を、厚−ｇａの刃を用いて２ａピツチで第２図に示した
ように網の目状に切断した。ここでａを、０．１５．
０．２．０．３．０．４ｍｍと変化させ４棟類の試料を
作成した。切断により生じた溝にシリコンゴムを充填、
乾燥して得られた板状複合圧電体をエレクトロンワック
スをｔｇかしてフェライト基板からはく離した。このよ
うにして、ＰＺＴセラミックの体積分率が２５％と一定
で、ＰＺＴセラミック柱のサイズおよび柱間距離の異な
る一連のＰＺＴ−シリコンゴム複合圧電体を得た。これ
らの試料について、両面にクロム−金′醒極を蒸Ｎ後、
水中で超１を波パルスの送受実験ケ行なった（第３図参
照）。いずれの複合圧成体においても厚み縦振動の共振
周波ｙ１．は約４．５ＭＨ２であった。第４図に、複合
圧電体におけるＰＺＴセラミック柱間の距離と、送受波
感度の関係を示す。
．３ｆｌのＰＺＴセラミック板をフェライト基板上にエ
レクトロンワックスで接着した。これらのセラミック板
を、厚−ｇａの刃を用いて２ａピツチで第２図に示した
ように網の目状に切断した。ここでａを、０．１５．
０．２．０．３．０．４ｍｍと変化させ４棟類の試料を
作成した。切断により生じた溝にシリコンゴムを充填、
乾燥して得られた板状複合圧電体をエレクトロンワック
スをｔｇかしてフェライト基板からはく離した。このよ
うにして、ＰＺＴセラミックの体積分率が２５％と一定
で、ＰＺＴセラミック柱のサイズおよび柱間距離の異な
る一連のＰＺＴ−シリコンゴム複合圧電体を得た。これ
らの試料について、両面にクロム−金′醒極を蒸Ｎ後、
水中で超１を波パルスの送受実験ケ行なった（第３図参
照）。いずれの複合圧成体においても厚み縦振動の共振
周波ｙ１．は約４．５ＭＨ２であった。第４図に、複合
圧電体におけるＰＺＴセラミック柱間の距離と、送受波
感度の関係を示す。
第４図には比較のために、同一ロ径、同−周波数のＰＺ
Ｔセラミックを用いた従来の超１１′波探触子に関する
デーク奮示した（破＃Ｆ、 ）。図から明りかなように
、柱間距離ｄがセラミックの厚ｇｈより小さい場合には
送受説感度７ゲ従来の、遣廿波徐触子より高いが、ｈを
越えると急激に低下することが解る。これは、ｄくｈの
場合には充填された有機物が受けた圧力を有効に圧電体
に伝えて両者とも厚み方向にほぼ一体となって振動する
のに対し、ｄ）ｈの場合には圧力は有効に伝えられず有
機物と圧電体が一体として振動しなくなるためと考えら
れる。
Ｔセラミックを用いた従来の超１１′波探触子に関する
デーク奮示した（破＃Ｆ、 ）。図から明りかなように
、柱間距離ｄがセラミックの厚ｇｈより小さい場合には
送受説感度７ゲ従来の、遣廿波徐触子より高いが、ｈを
越えると急激に低下することが解る。これは、ｄくｈの
場合には充填された有機物が受けた圧力を有効に圧電体
に伝えて両者とも厚み方向にほぼ一体となって振動する
のに対し、ｄ）ｈの場合には圧力は有効に伝えられず有
機物と圧電体が一体として振動しなくなるためと考えら
れる。
次に、切断する刃の厚みおよびピッチを変化させてｄ（
ｈの条件を保ちなからＰＺＴセラミックの体積分率を０
．１〜０．８まで変化させた複合圧電体を作成した。両
面にクロム−金電極を蒸着後、第３図に示した構成で超
斤波パルスの送受実験を行なった。第５図に、ＰＺＴセ
ラミックの体積分率と送受波感度の関係を示す。第５図
には比較のために、同一口径のＰＺＴセラミック板を用
いた従来の超音波探触子に関するデータを示した（破線
）。図から明らかなように、ＰＺＴセラミックの体積分
率が０，１５と０．７５の間では送受波緒合感匿がＰＺ
Ｔセラミック板を用いた従来の超音波探触子よシ大きい
。したがって、ｄ（ｈの条件を満たしていても、ＰＺＴ
セラミックの体積分率が０．１５よシ小さい場合や０．
７５より大きい場合には必ずしも高感度にならない。
ｈの条件を保ちなからＰＺＴセラミックの体積分率を０
．１〜０．８まで変化させた複合圧電体を作成した。両
面にクロム−金電極を蒸着後、第３図に示した構成で超
斤波パルスの送受実験を行なった。第５図に、ＰＺＴセ
ラミックの体積分率と送受波感度の関係を示す。第５図
には比較のために、同一口径のＰＺＴセラミック板を用
いた従来の超音波探触子に関するデータを示した（破線
）。図から明らかなように、ＰＺＴセラミックの体積分
率が０，１５と０．７５の間では送受波緒合感匿がＰＺ
Ｔセラミック板を用いた従来の超音波探触子よシ大きい
。したがって、ｄ（ｈの条件を満たしていても、ＰＺＴ
セラミックの体積分率が０．１５よシ小さい場合や０．
７５より大きい場合には必ずしも高感度にならない。
以上説明したように、板状有機物の中に多数の柱状圧電
体が板面に垂直に埋め込筐れた構造の複合圧電体におい
て、柱状圧電体の体積分率が０．１５〜０．７５の間に
あシ、かつ柱状圧電体の簡さが柱状圧電体間の距離よシ
大きい複合圧成体を用いることによシ、高感展の超音波
探触子が得られることは明らかである。
体が板面に垂直に埋め込筐れた構造の複合圧電体におい
て、柱状圧電体の体積分率が０．１５〜０．７５の間に
あシ、かつ柱状圧電体の簡さが柱状圧電体間の距離よシ
大きい複合圧成体を用いることによシ、高感展の超音波
探触子が得られることは明らかである。
第１図は複合圧電体の概念を示す図、第２図は本発明の
実施例における複合圧電体の製造法を示す図、第３図は
複合圧電体を用いた超音波探触子の送受波感涙の測定法
を示す図、第４図は超音波探触子の送受波感度と用いた
複合圧電体の構造との関係を示す図、第５図は超音波探
触子の送受波感度と用いた複合圧電体におけるＰＺＴセ
ラミックの体積分率との関係を示す図でらる。 ２２・・・ＰＺＴセラミック柱、ｄ・・・ＰＺＴセラミ
ック柱間の距離、ｈ・・・ＰＺＴセラミック体の高さ、
第 １ 図 第 ２ 図 第 ４−２ ■１ 盲１ 第 ５ 図
実施例における複合圧電体の製造法を示す図、第３図は
複合圧電体を用いた超音波探触子の送受波感涙の測定法
を示す図、第４図は超音波探触子の送受波感度と用いた
複合圧電体の構造との関係を示す図、第５図は超音波探
触子の送受波感度と用いた複合圧電体におけるＰＺＴセ
ラミックの体積分率との関係を示す図でらる。 ２２・・・ＰＺＴセラミック柱、ｄ・・・ＰＺＴセラミ
ック柱間の距離、ｈ・・・ＰＺＴセラミック体の高さ、
第 １ 図 第 ２ 図 第 ４−２ ■１ 盲１ 第 ５ 図
Claims (1)
- 板状有機物の中に多数の柱状圧電体が板面に垂直に埋め
込まれ′ｔｃ４？１造の複合圧電体において、柱状圧電
体の体積分率が０．１５〜０．７５の間に６Ｄかつ柱状
圧電体の高さが柱状圧電体間の距離よシ大きい複合圧電
体を用いることを特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204837A JPS6097800A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 超音波探触子 |
| DE19843437862 DE3437862A1 (de) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | Ultraschallwandler und verfahren zu seiner herstellung |
| US06/661,928 US4683396A (en) | 1983-10-17 | 1984-10-17 | Composite ultrasonic transducers and methods for making same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204837A JPS6097800A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097800A true JPS6097800A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16497205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58204837A Pending JPS6097800A (ja) | 1983-10-17 | 1983-11-02 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7288069B2 (en) | 2000-02-07 | 2007-10-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic probe and method of manufacturing the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5353393A (en) * | 1976-10-25 | 1978-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic probe |
| JPS5726986A (en) * | 1980-06-06 | 1982-02-13 | Siemens Ag | Ultrasonic wave converter and method of producing same |
| JPS5822046A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-09 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子 |
-
1983
- 1983-11-02 JP JP58204837A patent/JPS6097800A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5353393A (en) * | 1976-10-25 | 1978-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic probe |
| JPS5726986A (en) * | 1980-06-06 | 1982-02-13 | Siemens Ag | Ultrasonic wave converter and method of producing same |
| JPS5822046A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-09 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7288069B2 (en) | 2000-02-07 | 2007-10-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic probe and method of manufacturing the same |
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